C: Cordierite (2MgỌ2Al 2O3.5SiO2) S: Sapphirine (4MgỌ4Al 2O3.2SiO2 )
3.3.1. Tổng hợp gốm mullite từ cao lanh AL −ớ
Phản ứng tổng hợp mullite có thể thực hiện một cách trực tiếp giữa 2 oxit Al2O3 và SiO2 tinh khiết hoặc phân hủy nhiệt nội phân tử các khoáng có chứa sẵn Al2O3 và SiO2 nh− các khoáng kaolinite (Al2O3.2SiO2.2H2O), pyrophilite (Al2O3.2SiO2.H2O), kyanite (Al2O3.SiO2)... Phản ứng trực tiếp giữa các oxit Al2O3 và SiO2 tinh khiết đòi hỏi nhiệt độ nung rất caọ Theo giản đồ hệ 2 cấu tử Al2O3- SiO2 (Hình 1.12), nhiệt độ thấp nhất để tạo thành pha mullite là 1585oC (ứng với điểm etecti giữa mullite và SiO2), nếu trộn hỗn hợp Al2O3 và SiO2 tinh khiết theo đúng tỷ lệ hợp thức mullite thì nhiệt độ nung phải thực hiện trên 1900oC. Sở dĩ phản ứng trực tiếp giữa 2 oxit tinh khiết đòi hỏi nhiệt độ nung cao là vì α-Al2O3 rất trơ về mặt hoá học, mặt khác do nghiền trộn phối liệu thuần tuý bằng cơ học nên cấp hạt phối liệu vẫn lớn, sự phân bố của các cấu tử phản ứng không đồng đều, các ion Si4+ và Al3+ phải khuếch tán qua một khoảng cách khá lớn (~104 Å) mới có thể tiếp xúc với nhau nên chúng cần năng l−ợng rất lớn để dịch chuyển, sắp xếp lại để tạo thành mạng l−ới tinh thể sản phẩm. Quá trình này chỉ xảy ra thuận lợi khi trong hệ phản ứng có mặt pha lỏng. Vì vậy, đa số các công trình nghiên cứu tổng hợp mullite bằng ph−ơng pháp gốm truyền thống đều phải sử dụng thêm phụ gia khoáng hoá để làm giảm nhiệt độ thiêu kết [20]. Ngoài ra, để giảm nhiệt độ nung, một số tác giả đã tổng hợp mullite bằng các ph−ơng pháp hiện đại nh− sol-gel [67], phun plasma [71].
ở đây, để làm giảm nhiệt độ nung, chúng tôi tiến hành tổng hợp gốm mullite trên cơ sở phản ứng phân huỷ nhiệt nội phân tử các khoáng aluminosilicate trong cao lanh A L−ớị Do mạng l−ới tinh thể của các khoáng kaolinite, kyanite, halloysite ... sẵn có SiO2 và Al2O3 phân bố đồng đều, khoảng cách giữa chúng chỉ vài Å nên phản ứng pha rắn giữa Al2O3 và SiO2 xảy ra thuận lợi về mặt năng l−ợng, nhiệt độ tạo pha mullite thấp hơn nhiều so với ph−ơng pháp gốm truyền thống đi từ các oxit Al2O3 và SiO2.